Grundkräft vun de Physik

De Grundkräft vun de Physik oder ok de Fundamentalen Weselwirken sünd all de Kräft, op de all physikaalschen Phänomenen vun de Natur baseeren doot. Vundaag sünd veer Grundkräft bekannt. Versöken, en wietere föffte Kraft natowiesen, harrn bit hüüt keen Spood.

In de klass’schen Physik sünd de Kraftgesetten för de Gravitatschoon un de elektromagneetsche Wesselwirken as allgemene Naturgesetten acht un veelfach bestätigt. In’t 20. Johrhunnert keem mit dat Opdecken vun de Radioaktivität un vun de Atomkarns de starke Wesselwirken un de swacke Wesselwirken dorto.

In de Quantenfeldtheorie warrt de Grundkräft op dat Uttuuschen vun virtuelle Deelken, de so nöömten Liekbosonen torüchföhrt. Solke Theorien gifft dat för de starke, de swacke un de elektromagneetsche Wesselwirken, de ok to dat Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik tosamenfaat warrt. En konsistente Quantenfeldtheorie vun de Gravitatschoon gifft dat dorgegen noch nich.

De starke Karnkraft

Hööftartikel: Stark Wesselwirken

De starke Wesselwirken binnt de Quarks anenanner un sorgt dormit för dat Tosamenhollen vun de Hadronen (t. B. dat Proton) un dormit vun de Bostenen vun’n Atomkarn. Op fundamentale Even warrt se as Wesselwirken twüschen de Quarks dör Gluonen as Uttuuschdeelken dör de Quantenchromodynamik (QCD) beschreven. De QCD wiest bi’n lütten Afstand – d. h. bi hoge Energien – blots en lütte Koppelstärk op, wat ok as asymptotische Freeheit betekent warrt. Wenn de Afstand grötter warrt, stiggt ok de Koppelstärk jümmer mehr an. Dat föhrt dorto, dat de Farvladungen afschirmt warrt un blots farvneutrale Hadronen vörkamt. Dit Phänomen is as Confinement bekannt. Woans dat nipp un nau funkschoneert, warrt aktuell noch utforscht.

In de Karnphysik warrt de starke Karnkraft dör ehr effektive Wesselwirken twüschen de Nukleonen in’n Atomkarn beschreven. Ehr antrecken Andeeel warrt dör den Uttuusch vun Pionen in Form vun en Yukawa-Wesselwirken beschreven, de op körtere Afstännen denn afstöten deit.

De starke Karnkraft hett blots en bannig lütte Reckwiet vun 2,5·10⁻¹⁵ m. Dat warrt in Verbinnen bröcht mit de Wesselwirken vun de Gluonen ünnerenanner un ok mit dat Confinement-Phänomen. Dat is en Vörrutsetten dorför, dat se dör en effektive Wesselwirken in Yukawa-Form mit massive Pionen beschreven warrn kann.

De elektromagneetsche Kraft

Hööftartikel: Elektromagneetsch Wesselwirken

De elektromagneetsche Wesselwirken is verantwoortlich för de meisten Phänomenen, de een ut’n Alldag kennt, as dat Licht, Elektrizität un Magnetismus, de Chemie, de Egenschoppen vun Fastkörpers usw. Ehr Reckwiet hett keen Enn, man normalerwies gliekt sik positive un negative Ladungen teemlich nau ut. Afhangig vun’t Vörteken vun de Ladungen, de bedeeligt sünd, wirkt de Wesselwirken afstöten oder antrecken. Klassisch warrt se dör de Maxwell-Glieken beschreven. Dat Uttuuschdeelken vun de Quantenelektrodynamik is dat Photon.

De swacke Karnkraft

Hööftartikel: Swack Wesselwirken

De swacke Wesselwirken sorgt för sünnere radioaktive Verfallsvörgäng (t. B. Betaverfall), speelt aver ok en Rull bi de stellaren Karnfusion, as dat Waterstoffbrennen in de Sünn. Vun wegen de massiven Uttuuschdeelken (Z⁰, W⁺ un W⁻) hett se blots en bannig korte Reckwiet vun weniger as 10⁻¹⁵ m.

De Theorie vun de swacken Wesselwirken seggt dat Higgs-Boson vörrut, dat bit hüüt (Stand 2010) dat eenzige Deelken vun’t Standardmodell is, dat noch nich nawiest warrn künn. Dorna warrt in en internatschonal Grootprojekt an’t CERN mit veel Anstrengen söcht.

De Gravitatschoon

Hööftartikel: Gravitatschoon

De Gravitatschoon behrrscht de groten Strukturen vun’t Weltall. Ehr Reckwiet hett keen Enn, vun wegen dat se nich afschirmt warrn kann un jümmer antrecken deit. De Gravitatschoonskraft tüügt de Gewichtskraft un hett dormit groten Influss op de Minschen un op de Natur. Se is ok de beherrschen Wesselwirken in’t Sünnsystem, de to’n Bispeel de Planeten op jemehr Bahn üm de Sünn hollt.

De klassische Gravitatschoonstheorie is de Algemeene Relativitätstheorie as Wieterentwickeln vun’t newtonsche Gravitatschoonsgesett. Dat gifft noch keen Quantenfeldtheorie, welke de Gravitatschoon beschrieven deit.

De Grundkräft in de Översicht

Sorteert na de tyypschen relativen Stärken as se bi Experimenten an Gaumakers meten worrn sünd (mit Utnahm vun de Gravitatschoon).

Grundkraft Uttuuschdeelken Masse (GeV/c2) relative Stärk Reckwiet (m) Ladung Starke Gluonen 0 1 ≈ 10−15 Farvladung Elektromagneetische Photon 0 10−2 ∞ Elektrische Ladung Swacke W+, W−, Z0 80, 80, 91 10−15 < 10−15 Swack Isospin Gravitatschoon Graviton (annahmen) 0 10−41 ∞ Masse

Tosamenfaten Theorien

Een Teel vun de Physik is, all Grundkärfte oder Wesselwirken in een eenheitlich Samtkunzept tosamen to beschrieven. Dormit künn dat mööglichwesen, all bekannten Kärft op en eenzige Grundkraft torüchtoföhren. Dorbi snackt een vun vereenheitlichen oder tosamenfaten Theorien. De Theorie, de all veer bekannten Grundkräft vun de Physik tosamenbringt, warrt ok as Weltformel betekent oder engelsch ok as Theory of Everything (TOE).

To’n Bispeel is de elektromagneetsche Wesselwirken en Tosamenfaten vun de elektrischen un vun de magneetschen Wesselwirken. Jüst so is dat mööglich wesen, de elektromagneetsche un de swacke Wesselwirken in de Quantenfeldtheorie vun de elektroswacken Wesselwirken eenheitlich to beschrieven. Somit kann man seggen, dat dat streng nahmen blots dree verschedene un vunenanner unafhangige Grundkräft gifft.

As grote tosamenfaten Theorie oder Grand Unification Theory (GUT) betekent man en Theorie, de de starke, de swacke un de elektromagneetsche Wesselwirken tosamenfaten de.

Vele Stringtheorien sünd tosamenfaten Theorien, de en Quantentheorie vun de Gravitatschoon dorstellen un togliek ok all veer Grunskräft vereenen wüllt. Se gellt as möögliche Kandidaten för de Weltformel.

De nafolgen Tabell beschrifft de Relatschoon vun de verscheden Grundkräft toenanner un jemehr Positschonoen in de Hierarchie vun de Deelken in de Physik

Starke Wesselwirken	Elektrostatik	Magnetostatik	Swacke Wesselwirken	Gravitatschoon
	Elektromagneetsche Wesselwirken			Newtonsche Gravitatschoon
Quantenchromodynamik	Quantenelektrodynamik			Allgemeene Relativitätstheorie
	Elektroschwack Wesselwirken			Quantengravitatschoon
Grote tosamenfaten Theorie
Stringtheorie oder Weltformel

Literatur

• Gerthsen Physik. 23. Oplaag. Springer Verlag, Berlin 2006, ISBN 3-540-25421-8 (mit CD-ROM; Inföhren to all veer Kräft)
• Klaus Bethge, Ulrich E. Schröder: Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen – eine Übersicht. WILEY-VCH, Weinheim 2006, ISBN 3-527-40587-9 (Standardmodell)
• Harald Fritzsch: Elementarteilchen. Bausteine der Materie. Beck, München 2004, ISBN 3-406-50846-4 (Standardmodell)
• David Griffiths: Introduction to Elementary particles. WILEY-VCH, Weinhein 2008, ISBN 978-3-527-40601-2 (Standardmodell)
• Charles W. Misner, Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler: Gravitation. Freeman, 2000, ISBN 0-7167-0344-0 (över de Gravitatschoon)
• Claus Kiefer: Gravitation. Fischer, 2002, ISBN 3-596-15357-3 (över de Gravitatschoon)
• Claus Kiefer: Der Quantenkosmos. Fischer, 2008, ISBN 978-3-10-039506-1 (Söök na de Qunatengravitatschoon)

Weblenken

• De 4 Wesselwirken (Grundkräft)
• Gravitatschoon, Elektromagneetsche-, starke un schwacke Wesselwirken: Grundlagen, Egenschoppen, Vermiddelnsvörgäng